Daneshenaft logo
سه شنبه 24 تیر ماه 1399 | ثبت نام | ورود | کاربر مهمان 
صفحه پرینت ارسال به دوستان
شنبه 9 آذر ماه 1398 | کد مطلب : 33463
چرایی و چگونگی به‌کارگیری سیستم HIPPS در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
فروه میرهاشمی، شرکت کامکار/ امروزه رعایت ایمنی در صنعت نفت و گاز به عنوان اولویت اول پروژه‌ها مطرح است. طبق آمار منتشر شده [1]، عدم رعایت ایمنی فقط در پالایشگاه‌های نفتی دنیا در سال‌های گذشته علاوه بر صدمات جانی جبران ناپذیر، حدود 100 میلیارد دلار خسارات مالی در برداشته است.

فعلاوه بر پالایشگاه‌ها، سکوهای نفتی و گازی، کارخانجات مواد شیمیایی و پتروشیمی‌ها نیز در معرض خطرات ناشی از عدم رعایت ایمنی می‌باشند که مواردی از این حوادث به عنوان مثال آورده شده است:

1- حادثه سکوی دریایی استخراج نفت Piper Alpha در سال 1988 با 168 کشته و خسارت مالی بالغ بر 3.4 میلیارد دلار

2-  حادثه پالایشگاه Texaco در ولز و خسارات واردشده به واحدهای اصلی پالایشگاه در اثر انفجار بخار در سال 1994

3-حادثه در کارخانه شیمیایی مربوط به سیکلو هگزان در فلیکسبورگ انگلستان در سال  1988 با 28 کشته و تخریب 1800 ساختمان

4- حادثه در پتروشیمی بوعلی ایران در سال 2016 و خسارت مالی بیش از 100 میلیون یورو

تجربه از اتفاقات ناگوار گذشته باعث شده است استانداردهای ایمنی و آیین نامه‌های بسیاری در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی به کار گرفته شود تا از بروز اتفاقات ناگوار جلوگیری نماید. واضح است با توجه به اهمیت استانداردهای ایمنی در محیط‌های پرخطر، سازندگان تجهیزات صنعت نفت و گاز، صنایع شیمیایی و پتروشیمی باید این مقررات را به صورت اجباری مورد توجه قرار دهند که عدم رعایت این استانداردها سبب به وقوع پیوستن حوادث غیرقابل جبران می گردد.

یکی از سیستم‌هایی که امروزه به منظور افزایش ایمنی در تاسیسات نفت و گاز و همچنین کمک به کاهش آلودگی با به تاخیر انداختن و کاهش تخلیه گاز به محیط بسیار مورد توجه قرار گرفته است، سیستم حفاظتیHigh Integrity Pressure Protection System (HIPPS) می باشد که در این مطالعه، سیستم HIPPS ، الزامات و چگونگی به‌کارگیری آن را مورد تحلیل و ارزیابی قرار داده خواهد شد.

2- کاربرد و فواید سیستم HIPPS

هرگاه هدف اولیه یک سیستم  Safety Instrumented Systems (SIS)محافظت تجهیزات در مقابل افزایش فشار باشد، آن سیستمHigh Integrity Pressure Protection System یا HIPPS نامیده می شود. این سیستم ها به عنوان آخرین لایه محافظتی در تاسیسات نفت وگاز عمل می کنند. برخی از فواید استفاده از سیستم HIPPS در صنعت نفت و گاز به شرح ذیل می باشد:

·   حذف سناریوی افزایش فشار از طراحی پایه

·    کاهش نرخ تقاضا برای تجهیزات Relief و نتیجتا کاهش ریسک و آلودگی

·   کاهش هزینه‌ها و سرمایه اولیه

·   رسیدن به درجات بالای Availability/Reliability در مقایسه با Relief  تجهیزات

یک سیستم HIPPS شامل سنسورها، سیستم کنترل و المان های نهایی است که معمولا مطابق با چیدمان ارائه شده در شکل 1 می باشد. نحوه انتخاب و قرارگیری تجهیزات مورد استفاده در این سیستم از طریق مهندسی ایمنی عملکردی (Functional Safety Engineering) و انجام محاسبات ایمنی طبق استانداردهای IEC 61508 و IEC61511 به دست می آید.

عملکرد این سیستم به گونه‌ای است که سنسورها (به طور معمول از 3 سنسور استفاده می‌شود) فشار جریان را در هر لحظه اندازه‌گیری کرده و به سیستم کنترل ارسال می کنند. هنگامی که این فشار از فشار قابل تحمل سیستم فراتر برود و حداقل 2 سنسور این فشار بالا را اندازه گیری کند، سیستم کنترل، فرمان بسته شدن شیرآلات را از طریق سولونیدولو ارسال می‌نماید که در این حالت شیرآلات HIPPSدر زمان کمتر از 2 ثانیه بسته می‌شود.

شکل شماره 1: شماتیک سیستم HIPPS

. همانطور که در بالا اشاره شد، هدف اصلی سیستم HIPPS کنترل منبع فشار در زمان افزایش ناگهانی فشار می باشد. عوامل مختلفی باعث افزایش فشار ناگهانی می شوند که از آن می توان به موارد ذیل اشاره نمود [2]:

1-    افزایش فشار ناگهانی در سرچاه

2-    بروز اشکال در تجهیزات و خطوط لوله و ایجاد Block در تجهیزات پایین دستی

3-    عدم دریافت گاز توسط واحدهای پایین دستی ایستگاه‌های تقویت فشار

4-    عدم تطابق مشخصات گاز ارسالی با شرایط طراحی کمپرسورها

5-    ارسال گاز مازاد بر ظرفیت طراحی مراحل مختلف ایستگاه‌های تقویت فشار

لذا از این سیستم ها به منظور جلوگیری از صدمات ناشی از افزایش فشار استفاده می شود. از سوی دیگر، سیستم حفاظتی HIPPS نقش بسیار مهمی در کاهش آلودگی ایفا می کند.

به عنوان مثال نمونه ای از اهمیت و ضرورت بکارگیری سیستم  HIPPSشکل شماره 2 ارائه گردیده است[6]. در این شکل بخشی از فرآیند تولید نفت آورده شده که از Separator و شیرآلات مختلف جهت فرآورش و کنترل جریان استفاده گردیده است. همانگونه که مشخص است در صورت block شدن خروجی Separator و افزایش فشار، سه حالت برای جلوگیری از افزایش فشار وجود دارد: 1- بسته شدن Choke Valve 2- عمل کردن Shut Down Valve (SDV) 3- عمل کردن Relief Valve (SRV).

شکل شماره 2

حال اگر Choke Valve و SDV دچار Failure شوند و به درستی عمل نکنند، Relief Valve بازمی شود و تمام فشار حریان تخلیه می گردد و به سمت Flare می رود. بنابراینRelief Valve باید به صورت Full Flow of Well طراحی گردد و نیاز اساسی به Flare می باشد. در این حالت اگر Relief Valve هم به خوبی کار نکند و دچار Failure شود، صدمات جبران ناپذیری به بار می آید.

در این شرایط فرآیندی و براساس استاندارد API-14C، بکارگیری سیستم  HIPPSمی تواند در جهت کاهش ریسک و تامین ایمنی گزینه مناسبی باشد. در شکل شماره 3 محل قرارگیری این سیستم نشان داده شده است.

در این طراحی در صورت عمل نکردن Choke Valve و SDV، سیستم HIPPS با تشخیص افزایش فشار، فرمان بسته شدن شیرآلات را در زیر 2 ثانیه را انجام می دهد. این سیستم به دلیل نوع طراحی، از Reliability و Availability بالایی برخوردار می باشد. لذا در این طراحی و با استفاده از سیستم HIPPS، نیازی به طراحی Relief Valve براساس Full Flowو همچنین فشار طراحی Separator در بدترین حالت نمی باشد.

 

3-   چگونگی طراحی و به کارگیری سیستم HIPPS

به دلیل محدودیت های زیست محیطی و کاهش هزینه‌ها، در سال های اخیر سیستم HIPPS از اقبال خوبی برخوردار گردیده و به عنوان آخرین لایه محافظتی جایگزین Pressure Safety Valve، Blow Down  و سیستم های فلر شده است.

هرچند امروزه بکارگیری سیستم HIPPS در صنایع نفت و گاز روندی رو به رشد پیدا کرده است اما طراحی، پیاده سازی و اجرای آن به گونه که انتظار می رود درست و دقیق انجام نمی شود. به این دلیل استانداردهای IEC 61508 و IEC 61511 به صورت الزام آوری باید در طراحی و به کارگیری سیستم HIPPS مورد استفاده قرار گیرد.

سالهاست صنعت نفت و گاز با استاندارهای API، ASTM  و  ASMEانس گرفته که به صورت دقیق چگونگی نحوه انتخاب مواد، طراحی، ساخت و نصب تجهیزات را شرح می دهند. اما استانداردهای IEC 61508 و IEC 61511، استانداردهایی بر پایه عملکرد هستند. این استانداردها به توضیح فرآیند جهت رسیدن به راه حل مناسب می پردازند و در مورد خود راه حل توضیح نمی دهند. در نتیجهIEC قوانین را توضیح می دهد و تفسیر را به عهده استفاده کنندگان می گذارد که در برخی موارد موجب اشتباه انجام شدن طراحی می گردد. بنابراین همواره نیاز است تا کارفرمایان و پیمانکاران از Integrator هایی استفاده کنند که تفسیر درستی از سیستم در شرایط فرآیندی پروژه داشته باشند و از راه حل هایی بر اساس ایمن بودن سیستم بهره ببرند.[3،4]

این نکته قابل ذکر است که به کار بردن کلمه "سیستم" در استانداردهای IEC برای SIS از جمله HIPPS استفاده می شود و نباید به اشتباه برای سیستم کنترل در نظر گرفته شود. کلمه "سیستم" در IEC برای لوپ کامل شامل Initiator، Logic Solver و Final Elements به کار گرفته می شود. بنابراین HIPPS وسایر سیستم های  SISباید به صورت لوپ کامل تلقی شود و نباید به صورت اجزای جدا از هم طراحی بشوند. این اشتباه در بسیاری از پروژ ها رخ می دهد که در نهایت نمی توان از ایمن بودن سیستم HIPPS مطمئن بود.[5]

با توجه به موارد بالا و لزوم در نظر گرفتن HIPPS به عنوان یک لوپ کامل، این الزام را برای کارفرمایان و پیمانکاران می آورد تا درخواست مناسبی برای خرید سیستم HIPPS تهیه نمایند.

یک درخواست مناسب برای سیستم HIPPS باید حداقل شامل موارد ذیل باشد:

1-    توضیحات کلی در مورد فرآیندی که سیستم HIPPS می خواهد در آن به کار گرفته شود.

2-    توضیحات کلی در مورد چگونگی ارتباط سیستم HIPPS و سایر سیستم های SIS به کارگرفته شده در پروژه

3-    سطح SIL مورد نیاز برای سیستم HIPPS

4-    سطح فشار بحرانی و زمان پاسخگویی سیستم HIPPS

بر اساس درخواست پروژه، یک Integrator سیستم HIPPS باید موارد ذیل را رعایت کند:

1-    ارائه تحلیل اولیه در موردجایگاه HIPPS در پلنت موردنظر و ترکیب سیستم HIPPS

2-    ارائه گواهینامه SIL مربوط به هر تجهیز، معتبر برای سیستم HIPPS درخواستی

3-    ارائه جزئیات مربوط به Final Element شامل جنس، استانداردهای طراحی، سایزینگ محرکه، طراحی شیرآلات و محرکه برای رسیدن به زمان بسته شدن مورد نیاز سیستم HIPPS، جزئیات سیستم کنترل محرکه، تعداد سولونیدولوها

4-    ارائه جزئیات مربوط به سنسورها، چگونگی ترکیب بندی آنها و ارزیابی ضریب اطمینان

5-    ارائه جزئیات مربوط به Logic Solver شامل نوع و تعداد ماژول ها، تست های مربوطه و نوع ارتباط با سایر کنترلرها

6-    ارائه چگونگی روند و انجام IFAT1

7-    فرآیند انجام SAT2

8-    ارائه مدرکی جهت چگونگی انجام Proof Test و فاصله زمانی بین تست ها

برای ارزیابی قابلیت کاربردی SIL Certificate3 سیستم HIPPS، گزارش  SIL Verificationمنتشر شده توسط   Integratorباید به صورت بسیار دقیق مورد مطالعه قرار گیرد. در بسیاری موارد، فقط مقادیرPFD4 هر تجهیز در گزارش آورده می شود و هیچگونه تحلیلی بر PFD کل و ترکیب بندی تجهیزات اشاره نمی شود. در واقع مهم ترین قسمت سیستم HIPPS ترکیب بندی تجهیزات است که بر PFD و Systematic Capability سیستم تاثیر بسزایی دارد. این بدین معناست که صرفا جمع آوری تجهیزات موجود در سیستم HIPPS و تحلیل نادرست از لوپ کامل آن منجر به عدم رسیدن به SIL درخواستی پروژه می شود.

4- نتیجه گیری

بکارگیری سیستم حفاظتی HIPPS  در تاسیسات نفت، گاز و پتروشیمی، به منظور ارتقا سطح ایمنی و کاهش ریسک تخلیه ناخواسته به فلر می باشد. همانطور که در این مطالعه بررسی شد، موثر بودن سیستم HIPPS در صورت طراحی سیستم ها توسط Integrator هایی با تسلط کامل بر استاتداردهای مربوطه میسر است و به کارگیری صحیح این استانداردها باعث تضمین عملکرد این سیستم ها و ایمن بودن تاسیسات در مقابل افزایش فشار می گردد.

5-   مراجع

 

1- Refineries and Associated Plant: Three Accident Case Studies, Safety In Engineering, 2013

2- Study of the reduction of flare gases using SIS and HIPS methods, Iran HSE Conference 2010

3- Considerations in designing HIPPS, Technology-Safety Systems, April 2004

4- What a difference a valve maker, Oil & Gas/Refinery, March 2010

5- HIPPS: design, analysis, justification and implementation, Safety Control System Conference 2015

6- IMI Solution: High Integrity Pressure Protection System

 


1IFAT: Integrated Factory Acceptance Test

2SAT: Site Acceptance Test

3SIL: Safety Integrity Level

4PFD: Probability Failure on Demand

 



[1]TUV Certified Functional Safety Engineer

[2]طراح و سازنده سیستم هایHIPPS

آخرین مطالب نفتی در کانال رسمی نشریه دانش نفت در تلگرام
فرم ثبت نظر
نام
آدرس ايميل
متن نظر *
متن کنترلی را وارد کنيد *

در اين بخش نظری ثبت نشده است.
اخبار ويژه
سیزدهمین همایش بین‌المللی صنعت پتروشیمی ایران که امروز و فردا با حضور ٣٨٥ شرکت داخلی و ٧٦ شرکت خارجی در مرکز همایش‌های بین‌المللی صدا و سیما برگزار می‌شود، ٦ نشست تخصصی و یک نمایشگاه جانبی هم خواهد داشت.
در گرمای کشنده دریای کارائیب کارگرانی در لباس غواصی با دستان خود مشغول پاک کردن نفت خام از بدنه کاسپین گالاکسی هستند؛ نفتکشی که آنقدر کثیف است که اجازه ورود به آبهای بین المللی را ندارد.

يادداشت روز
ایران در کنار رکود اقتصادی که کل دنیا با آن درگیر است معضل دیگری به نام تحریم را نیز تجربه می‌کند، لذا طبیعی است که ما نتوانیم مانند کشوری که در شرایط عادی قرار دارد اقدام به فروش نفت کنیم ولی راه‌هایی وجود دارد که ایران در این شرایط نیز می‌تواند صادرات نفت داشته باشد.
این روزها بحث بررسی اعتبارنامه غلامرضا تاجگردون نماینده گچساران و باشت از موضوعات مهم و پرحاشیه است و قصد ندارم در این نوشتار به این بحث ورود کنم.
علی شمس اردکانی، رئیس کمیسیون اقتصاد کلان اتاق بازرگانی// خبر خوش اینکه سرانجام احداث پایانه صادرات نفتی ایران در سواحل جاسک در مکران آغاز شد. پس‌ از قریب به چهار دهه گفت‌وگوی ملی، با اجرای یک خط لوله صادراتی از تلمبه‌خانه‌های گوره بوشهر در نزدیکی جزیره خارک به جاسک فعلاً امکان روزانه یک میلیون بشکه صادرات نفت، خارج از تنگه هرمز، برای ایران فراهم می‌شود.

يادداشت
اكبر نعمت‌الهی/ جانبازان، بازماندگان سال‌های خون و آتش و یادگاران مبارزه‌ای هستند که برای حفظ سربلندی و افتخار ملت بروز کرد.
دکتر جابر نشاطی، رئیس پردیس انرژی و محیط زیست پژوهشگاه صنعت نفت/ راهبردها و اهداف پردیس انرژی و محیط زیست پژوهشگاه صنعت نفت به شرح زیر است:
جواد سلیمان‌پور، کارشناس صنعت گاز/ بررسی سبد واردات گاز ترکیه در دوماه گذشته سال جاری میلادی در مقایسه با مدت مشابه سال گذشته نشان می‌دهد که این کشور مبادی وارداتی خود را به طور قابل توجهی تنوع بخشیده است.
عباس آرگون، نایب رئیس کمیسیون بازار پول و سرمایه اتاق بازرگانی تهران/ پتروشیمی‌ها،‌ منبع پایدار درآمد کشور محسوب می‌شوند و نقش بازار سرمایه در تامین مالی طرح های توسعه ای در این صنعت مهم و تاثیرگذار است.
تابلوهای بورس نیوریورک روز دوشنبه گذشته ساعات هیجان‌انگیزی را سپری کرد؛ قیمت نفت خام وست تگزاس اینترمدیت در معاملات جهانی دوشنبه، بیش از ۳۰۶ درصد سقوط کرد. در این روز قیمت هر بشکه نفت خام آمریکا به منفی ۳۷ دلار و ۶۳ سنت رسید و رکوردی تاریخی ثبت شد. دلیل منفی بودن قیمت نفت را بخوانید.
گفتمان
شرکت لوله‌سازی اهواز در سال‌های ۹۸ و ۹۹ به صورت مستمر و با جدیت تمام در حال تولید لوله‌های فولادی ۴۲ اینچ سرویس ترش پروژه گوره به جاسک است.
با قاطعیت اعلام می‌کنیم که در دانش فنی واحدهای آمونیاک و اوره در داخل کشور خودکفا هستیم، علاوه بر آن با مشابهت‌سازی و اعمال برخی اصلاحات، قادر به ساخت واحدهای تولید اتیلن و عمده واحدهای پایین‌دستی‌های مربوط به آن هستیم.
محمدرضا حسینیان: در طول یک سال و نیم گذشته تلویزیون صنعت نفت را بر روی بستر www.petroleum.tv راه‌اندازی کردم.
به دلیل نبود سیستم فكری متمركز، عدم همكاری، تعارض بین اهداف و وظایف محوله با سهم هركدام از وزارتخانه‌های نفت و نیرو در بازار انرژی كشور، بسیاری از اهداف كلان بخش انرژی در كشور مغفول می ماند.
اگر من راهی داشته باشم از استارتآپ‌ها در Next level سامانه هوشمند سوخت، هوشمند‌سازی CNG یا یکپارچه‌سازی سیستم‌ها استفاده کنم، آیا نمی‌توانم روی استارتاپ‌ها حساب کنم؟ صددرصد می‌توانم حساب کنم.

صفحه نخست

|

اخبار نفت

|

گفتمان

|

مقالات

|

ياداشت روز

|

يادداشت اول

|

مزايده و مناقصه

|

گالري تصاوير

|

درج آگهي

|

سايتهاي مرتبط

|

آرشيو PDF

|

درباره ما

|

تماس با ما

© Copyright 2011 daneshenaft.ir All Rights Reserved. Powered by : HomaNic.com | Developed by :